حربه شگفت انگیز چینی ها برای فراوری برق! - مجله سامی

محققان دانشگاه تسینگهوا در چین، با به کارگیری یک پنل خاص که در سلول های خورشیدی استفاده می گردد، به پیشرفت قابل توجهی در فراوری برق از آب باران دست یافته اند. این رویکرد نوآورانه به چالش های موجود در افزایش فراوری برق مبتنی بر قطرات باران سرانجام خواهد داد.

از آنجاکه امروزه در کوشش برای کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی هستیم، یافتن روش های تازه برای استفاده از منابع انرژی تتازهپذیر بسیار مهم است. در این میان، قطرات باران با انرژی جنبشی خود، پتانسیل جمع آوری و تبدیل شدن به الکتریسیته را دارند.

در کوشش های پیشین، مفهوم فراوری برق از آب باران با استفاده از برق رسانی تماسی مایع-جامد و نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک (TENG) مورد آنالیز نهاده شد، اما افزایش مقیاس این روش بسیار سخت بود. از جمله پیشرفت های قابل توجه در این زمینه، پنل TENG مبتنی بر قطره است که D-TENG نام دارد. اگرچه دستگاه های D-TENG خروجی آنی بالایی را از خود نشان می دهند، اما فراوری برق در سطح مگاوات که معمولا به وسیله نیروگاه ها فراوری می گردد، به چندین پنل D-TENG احتیاج دارد.

فراوری برق از باران با استفاده از پنل های D-TENG

اگرچه اتصال چند D-TENG راه حلی معین به نظر می رسد، اما اثرات کوپلینگ خازنی ناخواسته میان الکترودهای بالا و پایین منجر به کاهش خروجی می گردد. برای غلبه بر این چالش، گروهی از محققان به رهبری پروفسور زونگ لی از دانشگاه بین المللی تسینگهوا در شنژن، با الهام از پنل های خورشیدی و ژنراتورهایی با آرایش پل پیروز شدند تاثیر خازن را به حداقل برسانند.

ژنراتورهای پل شکل با شارژ کردن قطرات و سطح پنل D-TENG که به عنوان سطح FEP شناخته می گردد، کار می نمایند. هر قطره باران میزان کمی بار فراوری می نماید که به مرور زمان از سطح FEP پراکنده می شوند. با این حال، پس از مدتی، بارهای روی این سطح به اشباع می رسند و نرخ اتلاف را با بار فراوری شده به وسیله هر برخورد قطره ای متوازن می نمایند.

محققان با استفاده از این ژنراتورها در دارای مقدار های مختلف، الکترودهای فرعی و پنل هایی با ضخامت های مختلف را برای ارزیابی هدر رفت برق، آزمایش کردند. آنها کشف کردند که پنل های D-TENG مجهز به ژنراتورهای پل شکل به طور مستقل عمل می نمایند و در کاهش اتلاف برق موثر هستند.

به گفته پروفسور لی، اوج توان خروجی این ژنراتورها تقریباً پنج برابر بیشتر از سیستم های انرژی معمولی قطره ای باران با همان مقدار است که به 200 وات بر متر مربع می رسد. این پیشرفت قابل توجه مزایای پل های ژنراتوری را در برداشت انرژی قطرات باران در مقیاس بزرگ نشان می دهد.

علاوه بر این، افزایش ضخامت سطح FEP بدون تأثیر بر چگالی بار سطحی، ظرفیت کوپلینگ را کاهش می دهد و ابزار اضافی برای افزایش عملکرد این ژنراتورها ارائه می نماید. این کشف پیروزیت آمیز، فرصت های تازهی را برای بهره برداری از انرژی های تتازهپذیر، به ویژه در مناطقی با دوره های طولانی بارندگی در طول سال فراهم می نماید.

5858